BHKW-Checkliste. Orientierungshilfe zu Auslegung und Wirtschaftlichkeit

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1 BHKW-Checkliste Orientierungshilfe zu Auslegung und Wirtschaftlichkeit

2 Einführung Die Idee, die Energieversorgung Wärme und Strom an einem Objekt unter Anwendung von Kraft-Wärme- Kopplung (KWK) durch Einsatz eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) zu betreiben, entsteht naturgemäß sehr oft beim Betreiber selbst oder auch beim Energieberater des Energieversorgungsunternehmens. Um im Sinne der Energieeinsparung und der Umweltschonung einen Beitrag zu leisten, werden Überlegungen angestellt, die geeignetste Technik zu realisieren. Dabei stellen dann einige lediglich fest, dass das Objekt einen relativ hohen Bedarf an Wärme und Strom aufweist, und damit hört ihre Planung auch meist auf. Diese Angaben zu quantifizieren und weitere Parameter zu finden, um die Sinnfälligkeit des BHKW-Einsatzes zu beurteilen, stoßen bereits auf Probleme. Hier soll die vorliegende BHKW-Checkliste Hilfestellung leisten. Auf der Basis der wichtigsten Daten eines Objektes kann eine erste grobe Abschätzung über Auslegung und Wirtschaftlichkeit ermittelt werden. Die Checkliste eignet sich für BHKWs mit einer elektrischen Leistung ab 25 kw. Die Berechnungen können auch mit Hilfe der BHKW-Checkliste, die als Tabellenkalkulation unter Rubrik Blockheizkraftwerke, Unterverzeichnis BHKW-Checkliste zu finden ist, durchgeführt werden. Damit wird aber nicht die Arbeit eines professionellen Planers ersetzt! Dieser sollte tätig werden, wenn die eigene Grobabschätzung ein positives Ergebnis gebracht hat und zu einer weiteren Verfolgung des Vorhabens motiviert. Weist die erste Bearbeitung bereits ein deutlich negatives Ergebnis aus, ist in den meisten Fällen kein sinnvoller BHKW-Einsatz möglich. Rahmendaten Bei der Durchführung einer ersten Grobabschätzung sind einige Kriterien vorrangig zu beachten: Die beim BHKW-Betrieb entstehende Wärme sollte möglichst vollständig genutzt werden. Das Temperaturniveau des Wärmenutzers (i. d. R. der Heizkreis) und des BHKW müssen aufeinander abstimmbar sein. Es sollten zumindest grobe Vorstellungen darüber vorliegen, wie einige typische Verläufe des Wärme- und Strombedarfs über verschiedene Tage aussehen. Liegen über diese Punkte keine Angaben vor, müßten u. U. einfache Messungen durchgeführt werden. Ggf. hat auch ein spezialisiertes Planungsbüro typische Lastgänge, die für das betrachtete Objekt in Frage kommen. Auf den nachfolgenden Seiten werden zunächst die wichtigsten Daten der Anlage aufgenommen, und dann wird beispielhaft die Wirtschaftlichkeit anhand einer vorgegebenen Auslegungsvariante ermittelt. BHKW-Kenndaten Module Anbieter Kosten Leistungsbereich Erdgas: kw el Leistungsbereich Biogas: kw el Leistungsbereich Klärgas: kw el Leistungsbereich Heizöl: kw el Leistungsbereich Rapsöl: 5, kw el Magermotor 75 C Leistung 50 kw el 75 Schadstoffminderung Preise Kosten Oxi-Kat Erdgas 1000 /kw Wirkungsgrad 800 kw th E N E R G I E R E F E R A T Dezernat Bildung, Umwelt und Frauen Die Basis der Berechnungen der BHKW-Checkliste sind in der ASUE- Broschüre BHKW- Kenndaten aufgeführt. Herausgeber: ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.v. Bismarckstraße Kaiserslautern Telefon (06 31) info@asue.de Internet Vertrieb: Verlag Rationeller Erdgaseinsatz Postfach Kaiserslautern Telefax (06 31) BHKW-Checkliste Best.-Nr Schutzgebühr 0,75 Stand: 30. Juni 2007 Die Herausgeber übernehmen keine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Angaben. 2

3 Bestandsaufnahme Derzeitiger jährlicher Energiebedarf (Leistung, Menge) Grundlage: Jahresabrechnungen der Energieversorger 2 für Wärme inst. Kesselleistung: kw Wärmeleistungsbedarf: kw Primärenergie Gas: kwh Hs /a Primärenergie Öl: l/a Umrechnung: l/a. 9,885 = kwh/a 2 für Strom elektrische Leistung: kw el elektrische Arbeit: kwh el /a Derzeitige jährliche Energiekosten (netto) Grundlage: Jahresabrechnungen der Energieversorger 2 für Wärme: E/a 2 für Strom: E/a Gesamt-Energiekosten: E/a Anlagenparameter 2 Wärmeträger (Dampf, Wasser) 2 Wärmeträger- Vorlauftemperatur C (Betriebszustand vor dem Wärmeverbraucher) 2 bei Dampf: Dampfdruck bar 2 Wärmeträger- Rücklauftemperatur C (Betriebszustand hinter dem Wärmeverbraucher) Energiebedarfsstruktur Kategorie (siehe Abb. 1 3) 2 Wärmeerzeugung nur für Heizung (1) 2 Wärmeerzeugung für Heizung und Warmwasser (2) 2 Wärmeerzeugung für Heizung und Warmwasser sowie jahresdurchgängiger Prozesswärmeanteil (z. B. für Klimakälte etc.) (3) Zutreffende Kategorie bitte ankreuzen 3

4 % Leistung Heizung Monat Abb. 1: Heizung % Leistung Heizung 20 Warmwasserbereitung Monat Abb. 2: Heizung + Warmwasserbereitung % Leistung Heizung 40 Warmwasserbereitung 20 Prozesswärme Monat Abb. 3: Heizung + Warmwasserbereitung + Prozesswärme 4

5 Eignung der vorliegenden Energieversorgung für die Einbindung einer Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mittels gasbetriebenem Blockheizkraftwerk (BHKW) Folgende Betriebsarten bei Einbindung einer Kraft- Wärme-Kopplung (KWK) in die Energieversorgung sind denkbar: 2 Eigenverbrauch von KWK-Wärme und KWK-Strom 2 Eigenverbrauch von KWK-Wärme, vollständige Einspeisung von KWK-Strom in das Netz des Verteilnetzbetreibers 2 Eigenverbrauch von KWK-Wärme, Teilnutzung von KWK-Strom durch Eigenverbrauch; Resteinspeisung von KWK-Strom in das Netz des Verteilnetzbetreibers Nachfolgend soll eine Anleitung für den Fall des vollständigen Eigenverbrauchs von KWK-Energien betrachtet werden. Achtung: Die Gleichzeitigkeit der anfallenden KWK-Energien (Wärme, Strom) ist zubeachten! Vorgehen bei einer wärmegeführten BHKW-Auslegung: 2 Temperaturniveau im Vorlauf: Normalerweise werden bis zu Vorlauftemperaturen von etwa 90 C kolben-motorische BHKW eingesetzt. Bei höheren Vorlauftemperaturen kommen entweder heißgekühlte BHKW (bis ca. 120 C) bzw. Gasturbinen zum Einsatz. BHKW (Standard) BHKW (heißgekühlt) Gasturbine Zutreffendes bitte ankreuzen 2 Temperaturniveau im Rücklauf: Normalerweise werden bis zu Rücklauftemperaturen von etwa 75 C kolben-motorische BHKW eingesetzt. Bei höheren Rücklauftemperaturen kommen entweder heißgekühlte BHKW (bis ca. 100 C) bzw. Gasturbinen zum Einsatz. BHKW (Standard) BHKW (heißgekühlt) Gasturbine Zutreffendes bitte ankreuzen 2 Grobabschätzung der BHKW-Eckdaten mit Hilfe der Energiebedarfsstruktur Struktur gemäß Kategorie (1) thermischer BHKW-Leistungsanteil max. ca % des Wärmeleistungsbedarfs jährliche BHKW-Laufzeit ca Stunden Struktur gemäß Kategorie (2) thermischer BHKW-Leistungsanteil max. ca % des Wärmeleistungsbedarfs jährliche BHKW-Laufzeit ca Stunden Struktur gemäß Kategorie (3) thermischer BHKW-Leistungsanteil max. ca % des Wärmeleistungsbedarfs (einschließlich jahresdurchgängigem Prozeßwärmeanteil) jährliche BHKW-Laufzeit ca Stunden 5

6 BHKW-Auswahl Nomenklatur: Wärmeleistungsbedarf des Objektes (kw) thermischer BHKW-Leistungsanteil (%) BHKW-Stromkennziffer (%) = ( Stromleistung Wärmeleistung) Auslegung: BHKW-Wärmeleistung (A B)/100 = = A = B = C kw th jährliche BHKW-Laufzeit = h/a Anmerkung: Die elektrische BHKW-Leistung beträgt ca % der thermischen BHKW-Leistung. Ein guter Durchschnittswert liegt bei 65 % (BHKW-Stromkennziffer C ) (siehe hierzu auch die ASUE-Broschüre BHKW-Kenndaten ) el. BHKW-Leistung (A B C)/ = kw el Abschätzung der Wirtschaftlichkeit einer KWK-Anlage mittels Gas-BHKW bei Einbindung in die Energieversorgung eines konkreten Objektes Spezifische BHKW-Energiekosten (netto) 2 Ermittlung der BHKW-Stromkosten gemäß beigefügtem Nomogramm ct/kwh el 2 Ermittlung der anteiligen BHKW-Wärmekosten (entspricht der Wärmegutschrift) (Gaspreis ct/kwh Hs 1,3*) = ct/kwh th Gesamt-Kostenbetrachtung (netto) Zur Vereinfachung der Rechnung werden zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit nur die Stromkosten betrachtet. 2 derzeitige Stromkosten E/a (I) 2 Stromkosten mit BHKW BHKW-Strom elektrische BHKW-Leistung kw el (X) BHKW-Laufzeit h/a (Y) el. BHKW-Arbeit = (X) (Y) spez. BHKW- Stromkosten (s. o.) ct/kwh el (Z) BHKW-Stromkosten (X) (Y) (Z)/100 E/a Zusatzstrombezug** Leistung = gesamte Leistung BHKW-Leistung (+ evtl. Reserveleistung bzw. Versicherung) el. Arbeit = gesamte Arbeit BHKW-Arbeit Kosten Zusatzstrombezug (tarifabhängig) E/a Summe BHKW-Strom + Zusatzstrom E/a (II) Bei geringeren Stromkosten mit KWK-Einbindung (II) gegenüber einer vollständigen Fremdstromversorgung (I) könnte die KWK-Technologie eine interessante Variante der Energieerzeugung für den betrachteten Anwendungsfall sein. In jedem Fall kann die vorangestellte Abschätzung nur einer ersten Orientierung dienen. Vor der Realisierung einer Kraft-Wärme-Kopplung mittels BHKW ist in jedem Fall ein erfahrener Anlagenplaner hinzuzuziehen. 1 1 (H i /H S -Faktor) Kesselwirkungsgrad = 0,903 0,85 **Reservestrombezug oder der Abschluss einer entsprechenden Versicherung sind gegebenenfalls zu berücksichtigen. 6

7 Ermittlung der Stromerzeugungskosten Abschätzung der BHKW-Stromkosten (netto) bei Erdgas-BHKW-Anlagen Stand h/a 4000 h/a 6,0 %; 15 a 7,0 %; 15 a 8,5 %; 15 a 6,0 %; 10 a 7,0 %; 10 a 8,5 %; 10 a 5000 h/a 6000 h/a 7000 h/a Kapitaldienstanteil ( /kw el ) (ct/kwh el ) spez. BHKW- Investitionskosten 200 Instandhaltungsanteil (auch Vollwartungsanteil genannt) Beispielrechnung für ein Objekt mit folgenden Randbedingungen: Wärmeleistungsbedarf: kw = A Energiebedarfsstruktur gemäß Kategorie 2 unterstellter thermischer BHKW-Leistungsanteil = 20 % = B unterstellte jährliche BHKW-Laufzeit = h/a BHKW-Stromkennziffer = 72 % = C BHKW-Wärmeleistung = A B/100 el. BHKW-Leistung = (A B C)/ = 620 kw = 445 kw el (kw el ) = Ausgangspunkt für Nomogramm Finanzierung: 10 a; 6 % Gaspreis: 5 ct/kwh Hs Ermittlung der einzelnen Kostenblöcke: 1. Primärenergieanteil: Gaspreis 1,3*** = 6,5 ct/kwh el 2. Kapitaldienstanteil (aus Nomogramm ermittelt) = 1,75 ct/kwh el oder B 3. Vollwartungsanteil (aus Nomogramm ermittelt) = 1,04 ct/kwh el oder BHKW-Kenndaten BHKW-Stromkosten = 9,3 ct/kwh el Die Berechnungen können auch mit Hilfe der BHKW-Checkliste, die als Tabellenkalkulation unter Rubrik Blockheizkraftwerke, Unterverzeichnis BHKW-Checkliste zu finden ist, durchgeführt werden. Anmerkungen: 1) Investition beinhaltet: BHKW (Motor, Generator, Wärmetauscher) BHKW-Steuerung Anschlussverrohrung, anteilige Abgasverrohrung Schalldämpfung (Abgas, Modul) Montage, Inbetriebnahme Ölanlage (Frischöl/Altöl) 2) Nicht in den Investitionskosten enthalten sind Planung, Gebäudekosten, Schornstein, etc. 3) Die Bewertung der ausgekoppelten Wärme (Wärmegutschrift) erfolgt nur zu anteiligen Primärenergiekosten 1 1 ***(H i /H S -Faktor) BHKW-Wirkungsgrad = 0,903 0,85 (Vereinfacht; gilt nur wenn Kesselwirkungsgrad = BHKW-Wirkungsgrad) 7

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